1. Liquifaction
Definisi likuifaksi adalah gejala keruntuhan structural tanah akibat menerima beban cyclic (berulang) dimana beban ini menimbulkan perubahanperubahan di dalam deposit tanah pasir, berupa peningkatan tekanan air pori sehingga kuat geser tanah menjadi berkurang atau bahkan hilang sama sekali (loose ( loose of strength) strength ) sehingga tanah pasir akan mencair dan berperilaku seperti fluida. Perhitungan Metode Whitman (1971) Dasar dari metode yang diusulkan oleh Whitman untuk menganalisis kemungkinan terjadinya likuifaksi, adalah hasil penyelidikan di lapangan pada lapisan tanah yang telah pernah mengalami beban gempa bumi. Hasil penyelidikannya menunjukan bahwa terjadi tidaknya likuifaksi p ada suatu lapisan tanah yang mengalami beban gempa sangat dipengaruhi oleh nilai cycle ratio (τ/σ’vo = perbandingan antara nilai tegangan geser gempa rata-rata akibat gempa dengan nilai tegangan efektif) serta nilai kepadatan relatif (Dr) dari lapisan tanah yang bersangkutan. Whitman, 1971 sebagaimana dikutip oleh Amirulmukminin (2008: 9) mengemukakan bahwa suatu nilai kritis yang merupakan hubungan antara nilai cycle ratio dengan nilai kepadatan relatif (Dr) berupa garis lengkung yang dapat dilihat pada Gambar.
Menurut Seed & Idriss, sebagaimana dikutip oleh Amirulmukminin (2008 : 7), untuk menganalisis kemungkinan terjadi likuifaksi mula-mula dihitung nilai normalisasi tegangan geser siklis ekivalen gempa (τeq) dengan nilai tegangan efektif (σ’vo). Nilai tegangan geser siklis ekivalen gempa (τeq) dapat diambil sebesar 65 % dari nilai tegangan geser gempa maksimum (τmax) dan mengusulkan suatu bentuk persamaan untuk menghitung nilai tegangan geser gempa maksimum sebagai berikut:
di mana, τeq
= tegangan geser ekivalen dari gempa;
g
= percepatan gravitasi bumi;
τmax
= tegangan geser maksimum dari gempa;
σvo
= tegangan total akibat beban yang bekerja pada lapisan
deposit; amax
= percepatan gempa maximum di permukaan tanah; dan
rd = faktor reduksi tegangan sebagai fungsi dari kedalaman 2. Parameter tanah dinamis
Cara kerja down hole (seisimic test) Prosedur 1 Borehole Persiapan: 1.1 Pilihan-Metode yang disarankan untuk menyiapkan lubang bor untuk pengujian downhole menggabungkan sebuah sumur bor sebagai diilustrasikan pada Gambar. 3. Sebuah lubang uji kering lebih disukai untuk menghindari sinyal kebisingan yang disebabkan oleh gelombang ditularkan melalui kolom air di lubang uji berisi air.
1.1.1 Bor lubang bor, dengan gangguan minimal sidewall, dengan diameter tidak melebihi 175 mm (7,0 inci). Setelah pengeboran selesai, kasus membosankan dengan 50 sampai 100 mm (2 sampai 4 in) diameter dalam pipa PVC atau casing aluminium, mengambil mempertimbangkan ukuran penerima downhole. Sebelum memasukkan casing, tutup bagian bawah pipa dengan topi yang memiliki satu arah bola-katup mampu menampung 38 mm (1, inci) di luar pipa berdiameter nat. Pusat casing dengan spacer dan masukkan ke bagian bawah borehole. Grout casing di tempat oleh (1) memasukkan 38 mm (1,5 inci) pipa PVC melalui pusat casing, menghubungi katup satu arah tetap ke tutup akhir (Gambar 3 sisi A), atau (2) oleh tabung berdiameter kecil yang dimasukkan grout ke bawah borehole antara casing dan dinding samping lubang bor (Gambar 3 side B). Metode lain akan diterima untuk mengisi lubang bor dengan nat yang akan digantikan oleh end-capped berisi cairan casing. Campuran nat harus dirumuskan untuk perkiraan erat kepadatan sekitarnya di situ bahan setelah pemadatan. Itu bagian dari yang membosankan menembus batuan harus grouted dengan portland konvensional semen yang akan mengeras pada kepadatan sekitar 2,20 mg / m3 (140 lb/ft3). Itu bagian dari membosankan dalam kontak dengan tanah, pasir, kerikil atau harus grouted dengan campuran simulasi kepadatan rata-rata medium (sekitar 1,80-1,90 mg/m3 (110 hingga 120 lb/ft3) dengan premixing 450 g (1 lb) bentonit dan 450 g (1 lb) semen portland sampai 2,80 kg (6,25 lb) dari air.
Jangkar casing dan pompa grout menggunakan konvensional, beredar pompa mampu bergerak grout melalui pipa grout ke bagian bawah casing atas dari bagian bawah lubang bor (Gambar 3). Menggunakan prosedur ini, annular ruang antara dinding samping lubang bor dan casing akan diisi dari bawah ke atas secara seragam menggusur lumpur dan puingpuing dengan gangguan minimal sidewall. Jauhkan casing berlabuh dan memungkinkan grout untuk mengatur sebelum menggunakan lubang bor untuk pengujian downhole. Jika terjadi penyusutan dekat muara grout, lubang bor tambahan harus ditambahkan sampai ruang annular diisi siram dengan tanah Permukaan (4). 1.2 Opsional -Jika lingkup atau tujuan penggunaan tertentu Proyek tidak menjamin waktu dan biaya yang akan dikeluarkan oleh metode yang disukai, atau jika proyek tertentu seperti sebagai investigasi di bawah pondasi mesin yang relatif kecil dilakukan, metode ini opsional dapat digunakan. 1.2.1 pengeboran dapat digunakan baik dengan atau tanpa casing; Namun, jika casing yang digunakan, grout harus disuntikkan antara casing dan dinding samping lubang bor untuk memastikan kontak yang baik dalam cara yang dijelaskan dalam 7.1.1.1. Penimbunan annulus antara sumur bor dan casing dengan backfill lain yang sesuai Bahan dapat digunakan tetapi perawatan harus diambil untuk menghindari menjembatani dan mengakibatkan hilangnya kopling antara casing dan tanah atau batuan. 2 Cone Penetration Seismic Deployment: 2.1 Pada awal uji penetrasi kerucut, tubuh kerucut penetrometer harus diputar sampai sumbu transduser sejajar dengan sumbu panjang dari balok geser jika Konfigurasi uniaksial diimplementasikan. Jika (biaksial X dan Y komponen) atau konfigurasi sensor triaksial (X, Y, dan Z komponen) digunakan, salah satu komponen horisontal harus lurus paralel dengan balok geser untuk memaksimalkan amplitudo SH-gelombang dalam satu arah komponen. The penetrometer kerucut didorong ke dalam tanah untuk yang diinginkan downhole tes mendalam, pemantauan instrumen CPT dan kecenderungan perakitan kerucut selama push. Kedalaman untuk penerima harus dicatat. Perawatan harus dilakukan untuk menghindari rotasi sensor selama penambahan selanjutnya batang. 3 Downhole Test: 3.1 Mulailah uji downhole dengan mempersiapkan energy sumber di lokasi yang diinginkan. Tempatkan penerima (s) di bagian atas lubang
penerima. Jika memungkinkan, orientasi badan receiver unit sehingga bahwa sumbu transduser horisontal sejajar dengan panjang sumbu balok geser. Jika dua unit terpisah yang digunakan, menurunkan atau mendorong unit yang lebih rendah pada kedalaman 1,0 sampai 1,5 m (3 sampai 5 ft) di bawah unit atas yang harus diposisikan sehingga transduser pada dasarnya di permukaan tanah. Klem receiver (s) kuat ke tempatnya. Periksa peralatan rekaman dan memverifikasi waktu. Memantau output dari penerima tanpa mengaktifkan sumber energi untuk mengevaluasi seismik ambien kebisingan di tanah dan membangun dasar untuk menyaring noise, jika perlu. 7.3.2 Aktifkan sumber energi dan menampilkan penerima (s) jejak (s) pada perangkat perekaman. Jika kedua P-dan S-gelombang sumber sedang digunakan, tes harus dilakukan secara terpisah untuk lebih baik hasil. Sesuaikan gain amplifier dan waktu perekaman sehingga kereta Pwave atau gelombang S-kereta, atau keduanya, akan ditampilkan dalam mereka keseluruhan. Jika perekam memungkinkan tes yang diulang dan ditumpangkan (ditumpuk) pada tes sebelumnya, mengulang ujian 3 sampai 5 kali (atau lebih jika diperlukan untuk mendapatkan konsisten dan direproduksi record) untuk meningkatkan rasio signal-to-noise. Rekam, menyimpan kereta gelombang digital dan mencetak hard copy dari gelombang melatih untuk semua penerima. Jika berkas geser reversibel polaritas sumber energi yang digunakan, memicu harus diatur ulang dan sumber energi diaktifkan pada ujung balok dan 3.2 diulangi. 3.2.1 Hasil terbaik akan diperoleh dengan melakukan dua tes terpisah: satu dioptimalkan untuk P-gelombang pemulihan (tercepat menyapu / perekam tingkat, pengaturan keuntungan yang lebih tinggi), dan yang kedua untuk S-gelombang pemulihan (menyapu lambat / tingkat perekam, keuntungan yang lebih rendah pengaturan). Jika peralatan perangkat tambahan yang digunakan, berulang kali mengaktifkan sumber energi sampai hasil yang optimal akan ditampilkan. Jangan over-rentang sirkuit memori. Sebuah sinyal dipotong adalah tidak dapat diterima. 3.3 Lakukan tes berikutnya dengan menurunkan penerima (s) ke mendalam didikte oleh stratifikasi diketahui, tetapi biasanya tidak lebih dari 1,5 m (5,0 ft), dan tidak kurang dari 0,5 m (2 ft) dari sebelumnya uji lokasi di pengeboran dan ulangi di atas Prosedur. Opsional, interval tes lainnya mendalam dapat digunakan tergantung pada tujuan dan kondisi lokasi. Untuk tes dilakukan di hard rock bawah
30 (100 ft) m kedalaman di bawah ini permukaan tanah, interval pengujian dapat ditingkatkan sampai 3 m (10 ft). Lanjutkan dengan sukses tes sampai lubang bor maksimum mendalam telah tercapai. Sebagai alternatif, tes dapat dilakukan dari dasar lubang saat mengambil yang penerima. Ini mungkin menguntungkan untuk meninggalkan penerima dijepit selama proses pengambilan keseluruhan, menghentikan pengambilan di setiap kedalaman Interval tes untuk melakukan tes untuk kedalaman itu. Ini akan mengurangi rotasi penerima dan waktu untuk menjepit dan unclamp pada kedalaman masing-masing. Gambar. 4 menunjukka skema dari cased penyebaran lubang bor. Gbr. 5 dan 6 menunjukkan skema konfigurasi penyebaran seismik kerucut.
Definisi Vs dan Vp P-wave atau gelombang-P/gelombang primer. Gelombang ini adalah gelombang longitudinal dimana arah pergerakan partikel akan searah dengan arah rambat gelombang. S-wave atau gelombang-S/gelombang sekunder. Gelombang ini adalah gelombang transversal dimana arah pergerakan partikel akan tegak lurus dengan arah rambat gelombang. Kecepatan gelombang-P lebih besar daripada gelombang-S (jika merambat dalam medium yang sama). Gelombang-P merupakan gelombang yang pertama kali sampai dan terdeteksi oleh receiver (hydrophone atau geophone). Sedangkan gelombang-S kadang tidak terdeteksi oleh receiver untuk jarak yang dekat dengan sumber.
Respone spectra Spektrum respon adalah alat yang sangat berguna pada rekayasa gempa untuk menganalisis kinerja struktur dan peralatan di gempa bumi, karena banyak berperilaku terutama sebagai osilator sederhana (juga dikenal sebagai tingkat tunggal sistem kebebasan). Jadi, jika Anda dapat mengetahui frekuensi alami struktur, maka respon puncak bangunan dapat diestimasi dengan membaca nilai dari spektrum respon tanah untuk frekuensi yang tepat. Dalam kode sebagian besar bangunan di daerah rawan gempa, nilai ini membentuk dasar untuk menghitung
kekuatan yang struktur harus dirancang untuk menahan (analisis seismik).
Seperti disebutkan sebelumnya, spektrum respon tanah adalah plot respon dilakukan pada permukaan bebas dari bumi. Kerusakan seismik yang signifikan dapat terjadi jika respon bangunan 'selaras' dengan komponen gerakan tanah (resonansi), yang dapat diidentifikasi dari spektrum respon. Hal ini diamati dalam Gempa 1.985 Kota Meksiko [1] di mana osilasi dari tempat tidur danau deep-tanah yang mirip dengan frekuensi alami dari mid-gedung bertingkat beton, menyebabkan kerusakan yang signifikan. Pendek (kaku) dan lebih tinggi (lebih fleksibel) bangunan mengalami sedikit kerusakan.
Pada tahun 1941 di Caltech, George W. Housner mulai mempublikasikan perhitungan spektrum respon dari akselerograf [2]. Dalam Monograph EERI 1982 tentang "Desain Gempa dan Spectra" [3], Newmark dan Hall menjelaskan bagaimana mereka mengembangkan "ideal" spektrum respon gempa berdasarkan berbagai respon spektra yang dihasilkan untuk catatan gempa yang tersedia. Hal ini kemudian dikembangkan lebih lanjut menjadi sebuah spektrum respon desain untuk digunakan dalam desain struktural, dan ini bentuk dasar (dengan beberapa modifikasi) sekarang menjadi dasar untuk desain struktural di daerah seismik di seluruh dunia (biasanya diplot terhadap struktural "periode", kebalikan dari frekuensi). Tingkat nominal redaman diasumsikan (5% dari redaman kritis).
Untuk "biasa" bangunan bertingkat rendah, respon struktur terhadap gempa bumi ditandai dengan modus dasar (a "melambai" kembali-dansebagainya), dan kode bangunan yang paling memungkinkan pasukan desain yang akan dihitung dari spektrum desain atas dasar frekuensi itu, tetapi untuk struktur yang lebih kompleks, kombinasi hasil untuk banyak mode (dihitung melalui analisis modal) sering diperlukan. Dalam kasus ekstrim, di mana struktur yang terlalu teratur, terlalu tinggi atau penting
bagi komunitas dalam menanggapi bencana, pendekatan spektrum respon tidak lagi sesuai, dan analisis yang lebih kompleks diperlukan, seperti non-linear analisis statis atau dinamis seperti di kinerja seismik analisis teknik.
Perencanaan respon spectra Banyaknya gempa yang terjadi dewasa ini menyebabkan para peneliti berusaha
keras
untuk
terus
meng-update
pengetahuan
di
bidang Earthquake Engineering dan Structural Engineering. Pengetahuan tersebut, yang tentu saja sangat luas, sangat berperan penting dalam mengembangkan ilmu pengetahuan yang pada akhirnya akan memajukan umat manusia.
Kini semakin dipahami perilaku dari gempa bumi. Karakter berbagai jenis gempa sudah lebih dipahami, dan pemetaan gempa telah mampu dibuat lebih detail dan semakin akurat. Seiring dengan itu, perkembangan rekayasa struktur bangunan juga turut berkembang. Dan salah satu bagian yang sangat penting dalam rekayasa gempa dan structure engineering saat ini yaitu perencanaan respons spectrum.
Respons spektrum adalah suatu spektrum yang disajikan dalam bentuk
grafik / plot antara periode getar struktur T, versus respon-respon maksimum berdasarkan rasio redaman dan gempa tertentu. Responrespon maksimum dapat berupa simpangan maksimum (spectral displacement, SD), kecepatan maksimum (spectral velocity, SV), atau percepatan
maksimum
(spectral
acceleration,
SA)
dari
massa
struktur single degree of freedom (SDOF).
Terdapat dua macam respons spektrum, yaitu respons spektrum elastik dan respons
spektrum
inelastik .
Spektrum
elastik adalah
respons spektrum yang didasarkan atas respon elastik suatu struktur. Sedangkanspektrum inelastik yang juga disebut desain respons spektrum, merupakan respons spektrum hasil scale down dari spektrum elastik dengan nilai daktilitas tertentu.
Respons spektrum pada ASCE mengacu pada respons spektrum elastik, yang direduksi dengan suatu nilai R dan redaman 5 persen. Penggunaan nilai R tersebut diperhitungkan terhadap suplai daktilitas yang diantisipasikan, overstrength, redaman (jika berbeda dari 5 persen), kinerja struktur, dan redundansi.
Perhitungan modulus geser dan damping ratio Metode Seismik MASW Dalam kajian ini, perambatan gelombang permukaan direkam oleh seismograf (Seistronix RAS 24) yang dihubungkan pada 24 geofon (geophone) dengan kopeling paku (spike coupling) yang ditanamkan kedalam tanah sepanjang lintasan survai
Langkah-langkah dalam pengambilan data seismik dengan metode MASW ini dapat dilihat pada Gambar
Rekaman data seismik kemudian diproses dan dianalisis sehingga diperoleh profil kecepatan gelombang geser terhadapn kedalaman. Profil kecepatan gelombang geser satu dimensi (1-D) diperoleh dari satu set rekaman data seismic dan kemudian profil dua dimensi (2-D) kecepatan gelombang geser dapat dihasilkan dari beberapa set rakaman data seismik, seperti diperlihatkan dalam Gambar
Dalam kajian ini, pemprosesan data seismik dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak SurfSeis versi 2.01 yang telah dikembangkan oleh Kansas geological survey, texas amerika
Langkah-langkah dalam pemprosesan dan analisis data seismik dapat dilihat pada Gambar
Parameter dinamis tanah yang lain seperti modulus geser kemudian dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut ini:
dimana Gmax adalah modulus geser, adalah kecepatan gelombang geser.
adalah kerapatan massa dan VS
Berdasarkan persamaan tersebut di atas dan dengan menggunakan nilai VS yang diperoleh dari metode MASW, nilai G untuk masingmasing lokasi dapat ditentukan.
Perhitungan parameter rayleigh (α dan β) Ada kalanya diinginkan untuk menambahkan beberapa redaman pada sistem fisik. Hal ini dimungkinkan untuk menyesuaikan parameter sehingga untuk meniru redaman fisik. Sebagai contoh, Anda mungkin ingin model efek gesekan atau hambatan udara pada bagian. Damping adalah fungsi dari kecepatan, jadi jika ada mosi tidak maka tidak akan ada redaman. Alpha dan beta adalah konstanta yang digunakan untuk mengatur jumlah redaman.Rayleigh damping keluar dari teori linear (massa-pegas-dashpot sistem) di mana sangat mudah untuk melihat modus-masing secara bebas. Alpha dan beta dihitung dari sistem persamaan berikut: (1)
di mana w i diperoleh melalui analisis modal dan x i yang damping rasio yang ditentukan oleh pengguna. Dari persamaan di atas, dapat ditunjukkan bahwa jika dua rasio redaman ditugaskan, x i dan x j , sesuai dengan frekuensi melingkar alami w i dan w j , alpha dan beta dapat ditentukan dari berikut ini:
(2) Persamaan 1 juga dapat diatur kembali sebagai berikut:
(3) Dari persamaan ini, penting untuk dicatat bahwa jika [C] = Alpha * [M] (dengan Beta = 0), modus yang lebih tinggi dari struktur akan ditugaskan redaman sangat sedikit. Sedangkan jika [C] = Beta * [K] (dengan Alpha = 0), modus yang lebih tinggi akan sangat teredam. Dengan demikian, dengan menetapkan nilai-nilai yang tepat untuk alpha dan beta, pengguna dapat menyaring atau mempertahankan efek dari mode yang lebih tinggi. Berdasarkan pembahasan di atas, mudah untuk juga memikirkan setiap mode redaman independen. Sebagai contoh, seseorang dapat memikirkan redaman harmonik pertama yang besarnya setengah dalam 10 detik, sedangkan modus kedua mungkin meredam setengah besarnya dalam 2 detik. Rayleigh damping adalah cara empiris yang digunakan untuk meredam semua frekuensi. Tentu saja, karena hanya ada dua parameter (alpha dan beta), pengguna hanya dapat menentukan bagaimana dua frekuensi yang diberikan harus lembab. Semua frekuensi lainnya damp juga, tetapi mengikuti model Rayleigh. Untuk massa-pegas-dashpot sistem sederhana, pengguna mengambil dua frekuensi dan set oleh seberapa cepat masing-masing harus lembab. Ini memberikan dua persamaan dan dua variabel yang merupakan sistem dipecahkan!Untuk FEA, "rule of thumb" umumnya argumen yang digunakan untuk memilih alpha dan beta. Disarankan untuk mencoba nilai yang berbeda untuk masing-masing dan mengamati bagaimana perubahan solusi. Perlu dicatat bahwa redaman digunakan untuk meniru redaman fisik, sehingga perlu dicermati. Namun, ketika seseorang tertarik dalam larutan statis, adalah tepat untuk menerapkan sebanyak redaman mungkin. Hal ini akan menghasilkan satu mendapatkan keseimbangan lebih cepat. Pengujian telah menunjukkan bahwa alpha (Alpha = 0,05 adalah default) adalah parameter lebih mudah untuk memanipulasi. Beberapa nilai-nilai umum dan efeknya tercantum di bawah ini: Alpha
= sangat sedikit redaman
0,05 Alpha 2,5 Alpha 10 =
= terlihat redaman 5- sangat terlihat redaman
Alpha> 10 redaman diucapkan dan beberapa perbedaan antara bentuk cacat akhir diperoleh dengan menggunakan nilai alpha yang berbeda Dalam rangka menerapkan Rayleigh redaman untuk model, Anda harus terlebih dahulu mengaktifkan "Terapkan Rayleigh damping" kotak centang di "Damping" tab. Tentukan nilai alpha dalam "Mass-terkait koefisien redaman Rayleigh" lapangan. Tentukan nilai beta pada "Kekakuan terkait koefisien redaman Rayleigh" lapangan. 3. Pondasi mesin
Frekuensi alami Dalam ilmu mekanika, ada sebuah istilah fisika yang disebut sebagai frekuensi natural (natural frequency). Fenomena yang berkaitan erat dengan frekuensi natural adalah peristiwa resonansi, yaitu ikut bergetarnya sebuah benda karena getaran benda lain di sekitarnya. Frekuensi natural adalah frekuensi di mana sistem berosilasi ketika sistem itu terganggu. Frekuensi natural menjadi penting karena berbagai alasan, diantaranya: 1. Segala sesuatu di alam semesta memiliki frekuensi natural, dan banyak hal yang memiliki frekuensi natural lebih dari satu. 2. Jika kita mengetahui frekuensi natural suatu objek, maka kita akan mengetahui juga bagaimana objek itu akan bergetar. 3. Jika kita mengetahui bagaimana suatu objek bergetar, maka kita akan mengetahui jenis gelombang yang akan dihasilkan. 4. Jika kita ingin membuat jenis tertentu dari gelombang, kita harus membuat objek dengan frekuensi natural yang sesuai dengan gelombang yang kita inginkan. Frekuensi natural tergantung pada banyak faktor, seperti kekakuan, panjang, atau berat dari suatu objek. Kita dapat mengubah frekuensi natural sistem dengan mengubah salah satu faktor yang dapat mempengaruhi ukuran, inersia, atau kekuatan dalam sistem. Sebagai contoh, tuning gitar perubahan frekuensi natural dari senar dengan mengubah ketegangan senarnya.
